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磷和微生物协同作用对不同根系形态水稻生长和细菌群落结构多样性的影响

来源：花匠小妙招时间：2025-02-19 15:02

磷和微生物协同作用对不同根系形态水稻生长和细菌群落结构多样性的影响

【摘要】： 根际微生物是植物在生物环境和非生物环境影响下,其根系富集的微生物的统称。根际微生物受土壤类型、理化性质及营养元素等多种因素的影响,具有抵御病虫害、促进植物生长发育等作用。磷是植物正常生长代谢的重要元素之一,在土壤中易被吸附固定,不能被植物直接吸收利用,成为植物生长的主要限制因子。根际效应已成为调节全球碳(C)和氮(N)循环的重要机制,但根系形态在调节根际效应中的作用尚不明确。近年来,随着分子生物学的发展,根际微生物组的相关研究为提高植物对磷的吸收、利用提供了全新的技术和思路。本课题以不同根系形态水稻品种为实验材料,采用高通量测序方法,并结合土壤磷组分和水稻生物学指标,探究磷和微生物协同作用下不同根系形态水稻的生长情况,根际、根系细菌菌群的结构和多样性,以期能揭示根系-磷-微生物的相互作用机制,为开发和挖掘新的植物促磷吸收高效微生物提供理论依据,取得的主要成果如下:(1)短根突变体与野生型相比,在磷和微生物协同作用下,短根突变体生物量和株高显著低于野生型。在根际中,短根突变体磷酸酶活性与微生物多样性具有显著相关性,在根系中,短根突变体地上部磷积累量与细菌多样性显著相关。在磷、微生物群落和植物根系的共同影响下,土壤微生物在短根突变体根际聚集形成特定的微生物群落,其中根际肠杆菌属(Enterobacter)、微小杆菌属(Exiguobacterium)丰度显著高于野生型,梭状芽孢杆菌属丰度显著较低。(2)无根毛突变体与野生型相比,在磷和微生物的共同作用下,根毛缺失对于水稻生长发育没有显著影响。无根毛突变体细菌群落多样性指数显著高于野生型,这与磷酸酶活性、土壤速效磷含量、植株地上部磷积累量存在一定相关关系。在磷、微生物群落和植物根系的共同影响下,无根毛突变体根际在低磷环境下富集溶磷菌的数量较野生型更多,如泛菌属(Pantoea)、肠杆菌属(Enterobacter),对磷吸收有促进作用。(3)无侧根突变体和野生型相比,在磷和微生物协同作用下,无侧根突变体株高和生物量显著低于野生型,二者的水稻微生物组存在显著差异。野生型具有更髙的物种多样性,两者在不同磷和微生物共同作用下,差异细菌菌属主要集中在放线菌门和厚壁菌门。综上,本研究结果表明,根系的长短对于水稻生长发育具有重要的作用,侧根次之,根毛对于水稻生长发育的影响作用最小。微生物对于不同根系形态水稻的影响作用说明,根系功能越差,微生物作用越大。不同根系形态水稻在磷和微生物协同作用下具有不同的微生物群落多样性和结构。

【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2021